WiBot: 10 қадам (суреттермен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:26

Бұл нұсқаулықта ZYBO платформасында Wi-Fi роботын құру процесі егжей-тегжейлі сипатталған. Бұл жоба объектілерді анықтау, қашықтықты өлшеу және жауап беру үшін нақты уақыттағы операциялық жүйені қолданады. Бұл нұсқаулық ZYBO -ны перифериялық құрылғылармен байланыстыруды, реттелетін микробағдарламаны іске қосуды және Java қосымшасы арқылы байланысты қарастырады. Төменде осы жобаға қажетті барлық негізгі компоненттердің тізімі берілген:

• 1 ZYBO дамыту басқармасы
• 1 TL-WR802N сымсыз маршрутизаторы
• 1 Көлеңкелі шасси
• 2 65 мм дөңгелектер
• 140 140 айн / мин редукторлар
• 2 дөңгелекті кодтаушы
• 1 HC-SR04 ультрадыбыстық сенсор
• 1 BSS138 логикалық деңгей түрлендіргіші
• 1 L293 H-Bridge мотор драйвері
• 1 12 В -тан 5 В тұрақты кернеуге түрлендіргіш
• 1 2200 мАч LiPo батареясы
• 1 Ethernet кабелі
• 1 USB Micro-B кабелі
• 1 әйел XT60 қосқышы
• 2 еркектен әйелге секіргіш сымдар
• 30 еркек-еркек секіргіш сымдар
• 2 10кΩ резисторлар
• 1 Нан тақтасы

Сонымен қатар, мақсатты компьютерде келесі бағдарламалық жасақтама орнатылуы керек:

• Xilinx Vivado Design Suite 2018.2
• Digilent Adept 2.19.2
• FreeRTOS 10.1.1
• Java SE әзірлеу жинағы 8.191

1 -қадам: робот шассиін жинаңыз

Көлеңкелі шассиді жинап, редукторлар мен кодерлерді төменгі жақтауға бекітіңіз. ZYBO, нан тақтасы мен ультрадыбыстық датчикті 3D басып шығаруға және екі жақты таспамен шассиге бекітуге болатын бөлшектермен бірге орнатуға болады. Батарея роботтың артқы жағына жақын орналасуы керек төменгі жақтаулар. Маршрутизаторды ZYBO мен DC/DC түрлендіргішіне жақын тақтаға жақын орнатыңыз. Дөңгелектерді редукторларға ең соңында бекітіңіз.

2 -қадам: Сымды электроника

Тұрақты ток/тұрақты ток түрлендіргішінің кірісі мен шығысын сәйкесінше тақтадағы екі қуат рельсіне қосыңыз. Бұл жүйе үшін 12В және 5В кернеуі болады. ZYBO -ны суреттегідей 5В рельске қосыңыз. Маршрутизаторды 5В рельске қосу үшін USB Micro-B қуат кабелін пайдаланыңыз. XT60 кабелі 12В рельске бекітілуі керек. Қалған электроника сымдары дұрыс қосылмағанша батареяны қоспаңыз. Ультрадыбыстық сенсорды 5В рельске қосу керек. ZYBO -дағы Pmod JC портының 6 -штырын пайдаланып, тақтаға 3.3В рельс жасаңыз. Логикалық түрлендіргіштің жоғары кернеулі кірісі 5В рельске, ал логикалық түрлендіргіштің төмен кернеулі кірісі 3.3В рельске қосылуы керек. Қозғалтқыштың кодерлерін 3.3В рельсіне қосыңыз. Қозғалтқыш драйверінің VCC1 құрылғысын 5В рельске, VCC2 -ді 12 В рельске қосыңыз. Барлық EN түйреуіштерін 5В -қа байлап, барлық GND түйреуіштерін жерге қосыңыз.

Ультрадыбыстық сенсордың TRIG және ECHO түйреуіштерін сәйкесінше HV1 және HV2 логикалық түрлендіргішке қосыңыз. LV1 JC4 -ке, ал LV2 JC3 -ке қосылуы керек. Pmod pinouts үшін диаграмманы қараңыз. Қозғалтқыштарды қозғалтқышқа қосыңыз. Y1 оң қозғалтқыштың оң терминалына, ал Y2 оң қозғалтқыштың теріс терминалына қосылуы керек. Сол сияқты, Y3 сол мотордың оң терминалына, ал Y4 - сол жақ қозғалтқыштың теріс терминалына қосылуы керек. A1, A2, A3 және A4 тиісінше JB2, JB1, JB4 және JB3 -ке салыстырылуы керек. PIN нөмірлерінің схемасын қараңыз. JC2 сымын оң кодерге, JC1 сол жақ кодерге жалғаңыз. Бұл сигналдарды 3.3В рельсіне байлау үшін тартылатын резисторлардың қолданылғанына көз жеткізіңіз. Ақырында, ZYBO маршрутизаторына қосу үшін Ethernet кабелін пайдаланыңыз.

3 -қадам: Vivado -да блок -диаграмма жасаңыз

Vivado -да жаңа RTL жобасын жасаңыз. Қазіргі уақытта дереккөздерді көрсетпеуді ұмытпаңыз. «Xc7z010clg400-1» іздеп, аяқтаңыз. Encoder_driver.sv мен ultrasonic_driver.sv жүктеп алыңыз. Оларды өз қалталарына салыңыз. «Құралдар» бөлімінде IP пакетін ашыңыз және көрсетілген каталогты жинауды таңдаңыз. Кодер драйвері бар қалтаға жолды қойыңыз және «Келесі» түймесін басыңыз. «IP пакетін» нұқыңыз және ультрадыбыстық сенсор драйверіне арналған процестерді қайталаңыз. Содан кейін, параметрлер мәзіріндегі IP қосалқы бөліміндегі репозиторий менеджеріне өтіңіз. Жолдарды драйвер қалталарына қосыңыз және оларды IP кітапханасына қосу үшін «Қолдану» түймесін басыңыз.

Жаңа блок -схеманы құрыңыз және «ZYNQ7 процессинг жүйесін» қосыңыз. Блокты екі рет нұқыңыз және берілген ZYBO_zynq_def.xml файлын импорттаңыз. «MIO конфигурациясы» астында Timer 0 мен GPIO MIO қосылады. конфигурацияны сақтау үшін «OK» түймесін басыңыз. 3 «AXI GPIO» блогын және 4 «AXI таймері» блогын қосыңыз. Блокты автоматтандыруды іске қосыңыз, содан кейін S_AXI үшін қосылымды автоматтандырыңыз. Оларды конфигурациялау үшін GPIO блоктарын екі рет нұқыңыз. Бір блок 4-биттік кіріс пен 4-разрядты қос каналды болуы керек. Бұл қосылымдарды сыртқы етіп жасаңыз және оларды енгізу үшін SW және шығыс үшін жарықдиодты деп белгілеңіз. Екінші блок сонымен қатар 2 биттік 32 биттік қос арналы болуы керек. Соңғы GPIO блогы 32 биттік жалғыз кіріс болады. Әр таймер блогынан pwm0 шығысын сыртқы етіп жасаңыз. Оларды PWM0, PWM1, PWM2 және PWM3 деп белгілеңіз.

Блок -схемаға кодер драйверін қосыңыз және CLL -ді FCLK_CLK0 -ге қосыңыз. OD0 және OD1 екінші GPIO блогының кіріс арналарына қосыңыз. ENC сыртқы етіп жасаңыз және ENC_0 атын ENC деп өзгертіңіз. Ультрадыбыстық датчик блогын қосыңыз және CLK -ді FCLK_CLK0 -ге қосыңыз. TRIG және ECHO -ны сыртқы етіп жасаңыз және TRIG_0 атауын TRIG және ECHO_0 деп ECHO деп өзгертіңіз. Үшінші GPIO блогына РЖ қосыңыз. Анықтама алу үшін берілген блок -схеманы қараңыз.

Дереккөздер тақтасындағы блок -диаграмма файлын тінтуірдің оң жақ түймесімен басып, HDL орауышын жасаңыз. Пайдаланушылардың түзетулеріне рұқсат беріңіз. Берілген ZYBO_Master.xdc файлын шектеу ретінде қосыңыз. «Bitstream генерациясын» басыңыз және кофе -брейк алыңыз.

4 -қадам: Бағдарламалық қамтамасыз етуді жасау ортасын орнату

Жабдықты Vivado SDK -ге экспорттау үшін «Файл» бөліміне өтіңіз. Биттік ағынды қосқаныңызға көз жеткізіңіз. RTOSDemo жобасын «CORTEX_A9_Zynq_ZC702» ішіне импорттаңыз. Ол FreeRTOS орнату каталогында орналасады. Жаңа тақтаны қолдау пакетін жасаңыз, lwip202 кітапханасын таңдаңыз. RTOSDemo жобасындағы сілтеме жасалған BSP -ді сіз жасаған BSP -ге өзгертіңіз*.

*Бұл нұсқаулықты жазу кезінде FreeRTOS дұрыс BSP сілтемесі бар қате бар сияқты. Бұл мәселені шешу үшін бірінші параметрмен бірдей жаңа BSP жасаңыз. Сілтеме жасалған BSP -ді жаңасына өзгертіңіз, содан кейін ол құрылмай қалғаннан кейін оны ескіге өзгертіңіз. FreeRTOS енді қатесіз құрастырылуы керек. Пайдаланылмаған BSP жоюға болады.

5 -қадам: Демо бағдарламасын өзгертіңіз

RTOSDemo «src» каталогының астында «драйверлер» деп аталатын жаңа қалта жасаңыз. Берілген gpio.h көшіріңіз. gpio.c, pwm.h, pwm.c, odometer.h, odometer.c, rangefinder.c, rangefinder.h, motor.h және motor.c файлдарын «драйверлер» каталогына енгізіңіз.

Main.c ашыңыз және mainSELECTED_APPLICATION мәнін 2 деп орнатыңыз. Main_lwIP.c «lwIP_Demo» астындағы жаңартылған нұсқамен ауыстырыңыз. «LwIP_Demo/apps/BasicSocketCommandServer» астындағы BasicSocketCommandServer.c де жаңа нұсқамен жаңартылуы керек. Ақырында, «FreeRTOSv10.1.1/FreeRTOS-Plus/Demo/Common/FreeRTOS_Plus_CLI_Demos» тармағына өтіп, Sample-CLI-commands.c ұсынылған нұсқамен ауыстырыңыз. Жобаны құрыңыз және бәрі сәтті құрастырылғанына көз жеткізіңіз.

6 -қадам: QSPI -ге Flash микробағдарламасы

«Zynq FSBL» үлгісін қолдана отырып, «FSBL» деп аталатын жаңа Қолданба жобасын жасаңыз. FSBL жобасын құрастырғаннан кейін, RTOSDemo жобасының жүктелетін кескінін жасаңыз. «Жүктеу кескінінің бөлімдері» астында жүктеуші ретінде «FSBL/Debug/FSBL.elf» таңдалғанына көз жеткізіңіз. Егер бұл файл тізімде болмаса, оған жолды қолмен қосыңыз.

ZYBO -дағы JP5 секіргішін «JTAG» -ке жылжытыңыз. Компьютерді ZYBO-ға қосу үшін USB Micro-B кабелін пайдаланыңыз. Батареяны қосыңыз және ZYBO қосыңыз. ZYBO компьютерде дұрыс анықталғанына көз жеткізу үшін Adept бағдарламасын іске қосыңыз. Vivado SDK ішіндегі «Program Flash» түймесін басыңыз және RTOSDemo ішіндегі BOOT.bin файлына және FSBL ішіндегі FSBL.elf файлына жолдар беріңіз. «Бағдарламаға» түспес бұрын «Жарқылдан кейін тексеру» опциясын таңдағаныңызға көз жеткізіңіз. Жыпылықтау операциясы сәтті аяқталғанына көз жеткізу үшін консольді қараңыз. Содан кейін ZYBO -ны өшіріп, USB кабелін ажыратыңыз. JP5 секіргішін «QSPI» -ге жылжытыңыз.

7 -қадам: сымсыз кіру нүктесін конфигурациялау

Батарея қосулы тұрғанда, маршрутизатордың Wi-Fi желісіне қосылыңыз. Әдепкі SSID мен құпия сөз маршрутизатордың төменгі жағында болуы керек. Осыдан кейін https://tplinkwifi.net сайтына өтіңіз және пайдаланушы аты мен құпия сөз үшін «admin» арқылы кіріңіз. DHCP қосылған кезде маршрутизаторды кіру нүктесі режимінде конфигурациялау үшін жылдам орнату шеберін іске қосыңыз. Құрылғы үшін әдепкі пайдаланушы аты мен құпия сөзді жаңартуды ұмытпаңыз. Сіз аяқтағаннан кейін маршрутизатор кіру нүктесі режиміне автоматты түрде қайта жүктелуі керек.

ZYBO -ны қосыңыз және маршрутизаторға сіз тағайындаған SSID көмегімен қосылыңыз. Маршрутизатор 192.168.0.100 немесе 192.160.0.101 IP мекенжайларына сәйкес келеді. ZYBO маршрутизаторда жоқ мекен -жайға тағайындалады. Маршрутизатордың IP -адресін жылдам анықтау үшін терезелердегі пәрмен жолынан «ipconfig» немесе Linux немесе MacOS жүйесінен «ifconfig» іске қосуға болады. Егер сіз әлі де маршрутизаторға қосылсаңыз, оның IP мекенжайы сымсыз интерфейстің жанында көрсетілгенін көресіз. Бұл ақпаратты ZYBO IP мекенжайын анықтау үшін пайдаланыңыз. ZYBO IP мекенжайын растау үшін оны пәрмен жолынан пингке жіберуге немесе оған telnet арқылы қосылуға болады.

8 -қадам: Java бағдарламасын іске қосыңыз

RobotClient.java жүктеп алыңыз және пәрмен жолынан «javac RobotClient.java» пәрменін пайдаланып файлды құрастырыңыз. «Java RobotClient» пәрменін іске қосыңыз, мұнда «ip_address» - ZYBO IP мекенжайы. Егер компьютер мен ZYBO арасында сәтті байланыс орнатылса, басқару GUI қалқымалы болады. Терезені фокустағаннан кейін роботты пернетақтадағы көрсеткі пернелердің көмегімен басқаруға болады. Сеансты аяқтау және роботтан ажырату үшін қашу түймесін басыңыз.

GUI басылған пернелерді ерекшелейді және мотор шығысын жоғарғы оң жақта көрсетеді. Сол жақтағы қашықтық өлшегіш жолақты әр 2 метр сайын максимум 10 метрге дейін толтырады.

9 -қадам: диапазонды калибрлеу

ZYBO бортындағы қосқыштарды борттық диапазонды конфигурациялау үшін пайдалануға болады. Минималды анықтау қашықтығы d коммутатор кірісінің функциясы ретінде берілген:

d = 50i + 250

Кіріс бүтін қадамдарда 0 -ден 15 -ке дейін өзгеруі мүмкін. Бұл 0,25 метрден 1 метрге дейінгі қашықтықты білдіреді. Ең аз қашықтықта бірінші жарық диоды жыпылықтай бастайды. Белсенді жарықдиодты шамдар объектінің жақын орналасуына пропорционалды.

10 -қадам: Қол жетімділік

Бұл роботқа өте оңай қол жетімді. Басқарудың қарапайымдылығының арқасында оны бір саусақпен толық басқаруға болады. Қол жетімділікті жақсарту үшін қосымша енгізу құрылғыларына қолдау қосылуы мүмкін. Бұл мүгедектерге роботты денесінің басқа бөлігімен басқаруға мүмкіндік береді.